(本题16分)工业上利用CO2和H2在一定条件下反应合成甲醇。(1)已知在常温常压下:① 2CH3OH(l) + 3O2(g) = 2CO2(g) + 4H2O
题型:不详难度:来源:
(本题16分)工业上利用CO2和H2在一定条件下反应合成甲醇。 (1)已知在常温常压下: ① 2CH3OH(l) + 3O2(g) = 2CO2(g) + 4H2O(g) ΔH=-1275.6 kJ/mol ②2CO (g)+ O2(g) = 2CO2(g) ΔH=-566.0 kJ/mol ③H2O(g) = H2O(l) ΔH=-44.0 kJ/mol 写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式:____________ ________ (2)甲醇脱氢可制取甲醛CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g),甲醇的平衡转化率随温度变化曲线如下图所示。回答下列问题:
①脱氢反应的△H_____0,600K时,Y点甲醇的υ(正) _____υ(逆)(填“>”或“<”) ②从Y点到X点可采取的措施是_______________________________________________。 ③有同学计算得到在t1K时,该反应的平衡常数为8.1mol·L-1。你认为正确吗?请说明理由__________________________________________________________________________。 (3)纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注。在相同的密闭容器中,使用不同方法制得的Cu2O(Ⅰ)和(Ⅱ)分别进行催化CH3-OH的脱氢实验: CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g) CH3OH的浓度(mol·L-1)随时间t (min)变化如下表:
序号
| 温度
| 0
| 10
| 20
| 30
| 40
| 50
| ①
| T1
| 0.050
| 0.0492
| 0.0486
| 0.0482
| 0.0480
| 0.0480
| ②
| T1
| 0.050
| 0.0488
| 0.0484
| 0.0480
| 0.0480
| 0.0480
| ③
| T2
| 0.10
| 0.094
| 0.090
| 0.090
| 0.090
| 0.090
| 可以判断:实验①的前20 min的平均反应速率 ν(H2)= ;实验温度T1 T2(填“>”、“<”);催化剂的催化效率:实验① 实验②(填“>”、“<”)。 (4)用CH3-OH、空气、KOH溶液和石墨电极可构成燃料电池。则该电池的负极反应式为: ___________________________________________。 |
答案
(1)CH3OH(l)+ O2(g) = CO(g) + 2H2O(l) ΔH=﹣442.8 kJ∕mol (2分) (2)①> (2分)②< (2分) ②降低温度和增大压强(2分) ③不正确(1分)。因为当CH3OH的起始浓度不同时,其转化率就不等于90%。(1分) (3)7.0×10-5 mol·L-1 min-1(2分) <(1分) <(1分) (4)CH3-OH + 8OH- + 6e- = CO32- + 6H2O (2分) |
解析
试题分析: (1)根据题意,先写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的化学方程式,标明状态,再根据盖斯定律求算焓变。 (2)①由坐标图可知,随着温度的升高,甲醇的平衡转化率在不断地增大,即是温度升高,平衡向正反应方向移动,所以焓变大于0;②Y点在曲线的上方,在该温度下,平衡转化率应比Y点小,所以平衡当向逆进行,才能达到X点,所以正反应速率小逆反应速率;可以采用降温或增大压强的方法;③不正确,起始浓度不一样,转化率就不同了。 (3)审清题意“实验①的前20 min,ν(H2)”,ν(H2)=(0.050-0.0486)mol·L-1/20min ;该反应是吸热反应,比较实验①和实验②达到平衡所需要的时间,便可判断温度的高低和催化剂的催化效果; (4)负极发生的是氧化反应,所以先把这一部分CH3-OH -6e- → CO32-写出来,因为电解质溶液是碱性的,C以CO32-存在,由电荷守恒可知,左边当再加上OH-,右边加上H2O,配平就可以了。 |
举一反三
(12分) 1909年化学家哈伯在实验室首次合成了氨。2007年化学家格哈德·埃特尔在哈伯研究所证实了氢气与氮气在固体表面合成氨的反应过程,示意如下图:
(1)图⑤表示生成的NH3离开催化剂表面,图②和图③的含义分别是______,______。 (2)已知:4NH3(g) + 3O2(g) = 2N2(g) + 6H2O(g); ΔH= - 1266.8 kJ/mol N2(g) + O2(g) =" 2NO(g)" ; ΔH =" +" 180.5kJ/mol, 氨催化氧化的热化学方程式为__________。 (3)500℃下,在A、B两个容器中均发生合成氨的反应。隔板Ⅰ固定不动,活塞Ⅱ可自由移动。
①当合成氨在容器B中达平衡时,测得其中含有1.0molN2,0.4molH2,0.4molNH3,此时容积为2.0L。则此条件下的平衡常数为____________;保持温度和压强不变,向此容器中通入0.36molN2,平衡将__________(填“正向”、“逆向”或“不”)移动。 ②向A、B两容器中均通入xmolN2和ymolH2,初始A、B容积相同,并保持温度不变。若要平衡时保持N2在A、B两容器中的体积分数相同,则x与y之间必须满足的关系式为____。 |
在一个容积为2 L的恒容密闭容器中加入0.2 mol CO和0.4 mol H2,发生反应: CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) 实验测得在300℃和500℃时,甲醇的物质的量(mol)随时间的变化如下表所示。
| 10 min
| 20 min
| 30 min
| 40 min
| 50 min
| 60 min
| 300℃
| 0.080
| 0.120
| 0.150
| 0.168
| 0.180
| 0.180
| 500℃
| 0.120
| 0.150
| 0.156
| 0.160
| 0.160
| 0.160
| 下列说法正确的是 A.该反应的ΔH>0,升高温度,化学平衡常数K增大 B.300℃时,前20 min内的反应速率v(H2)="0.003" mol·L-1·min-1 C.采取加压、增大c(H2)、加入合适的催化剂等措施都能提高CO的转化率 D.500℃时,在起始时向容器中加入0.1 mol CO和0.3 mol H2,可计算出反应达平衡后甲醇的浓度 |
纽约一家公司设计出Soccket足球,每被踢一下,足球的内置机制就会把能量储存起来;被储存的能量可以通过USB接口给手机或其他小家电充电。在Soccket足球充放电的过程中,能量转化的主要形式是
A.电能→ 化学能→电能 B.化学能→电能→化学能 C,机械能→电能→化学能 D.机械能→化学能→电能 |
已知2 mol H2(g)燃烧生成液态水放出的热量为571.6 lkJ,而2 molH2 (g)完全燃烧生成气态水放的热量为483. 6 kJ。下列说法正确的是A.l molH2O (I)变成lmolH2O (g),向外界释放能量 | B.1 molH2O (g)分解成H2(g)和O2(g),吸收241. 8 kJ能量 | C.2 mol H2(g)和l mol O2(g)的总能量小于2 molH2O(1)的能量 | D.断裂2 molH2O (g)中所有的O-H键,吸收483. 6 kJ能量 |
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下列各反应的能量变化分别用如下形式的示意图表示,其中正确的是
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